A estimativa dos custos de uma planta pode ser realizada de duas maneiras: a partir de uma planta ou equipamento já existente e similar ao estudo em questão, atualizando este custo em relação à capacidade e ao ano de compra ou construção; ou também pode ser realizada a partir de um projeto novo (custo Grass Roots).
O método escolhido para estimar o total desses custos foi a Técnica de Guthrie explanada por Turton et al., (2009,2001), que consiste em uma estimativa a partir de dados tabelados. A primeira etapa (etapa 1) consiste em calcular o custo dos equipamentos baseados nas condições padrão, utilizando o material mais barato (geralmente aço carbono) e a pressões próximas da pressão atmosférica (Cp0). Calcula-
se o parâmetro “A”, que é dado pela equação (1):
logCp0 = K1 + K2log(A) + K3[log (A)]² (1)
Os parâmetros K1, K2 e K3 dependem do tipo de equipamento (tabelados) e “A”
é a unidade de operação, variando de acordo com o equipamento também. Pode ser volume, área, vazão, etc. Este parâmetro prevê o custo do equipamento individual. A Tabela 3 na página a seguir apresenta o peso médio dos componentes no custo total de uma planta:
Tabela 3 – Detalhamento dos componentes do custo total de uma planta química (Turton et al., 2009)
COMPONENTES DO CUSTO PESO MÉDIO (%)
Equipamentos 61,0
Equipamentos e máquinas 31,1
Tubulação, válvulas e conexões 12,2
Instrumentação e controle 4,3
Bombas e compressores 4,3
Equipamento elétrico 3,1
Estruturas, isolamentos e tintas 6,1
Mão-de-obra de construção e instalação 22,0
Prédios, materiais e mão-de-obra 7,0
Engenharia e supervisão 10,0
A seguir (etapa 2), calcula-se o Bare Module Factor (FBM), que está apresentado
por meio de tabelas para os diferentes tipos de equipamentos. Este fator prevê os custos de instalação, transporte e acoplados do equipamento, tais como instrumentos de medição e tubulações a fim de calcular o custo total do equipamento já instalado.
Na etapa 3, calculam-se os fatores de pressão e material se a condição de operação for diferente da condição padrão (FP e FM, respectivamente). Esses fatores
multiplicam o custo do equipamento, uma vez que pressões maiores ou menores que a padrão e material diferente do padrão encarecem o equipamento.
Segue-se para a determinação do Bare Module Cost do equipamento (CBM). O
custo total é calculado multiplicando-se os fatores de bare, pressão e material pelo custo inicial calculado para o equipamento individual (etapa 4). A equação (2) mostra os cálculos para trocadores de calor e bombas e a equação (3) para demais equipamentos, em que B1, B2, C1, C2 e C3 são parâmetros tabelados e P (pressão bar g):
CBM=Cp
0
(
B1+B2FpFM)
(2) logFp = C1 + C2log(P) + C3[log (A)]² (3)Para os demais equipamentos, são utilizadas as equações da Tabela 4 abaixo:
Tabela 4 – Cálculo do custo CBM para diversos equipamentos (Turton et al., 2009)
Tipo de Equipamento Equação
Compressores e Sopradores (sem o motor) CBM = Cp0FBM
Motores para Compressores e Sopradores CBM = Cp0FBM
Evaporadores e Vaporizadores CBM = Cp0FBM FP
Ventiladores com motor elétrico CBM = Cp0FBM FP
Torres de Pratos CBM = Cp0FBM
CBM = custo do módulo; CP0 = custo de compra; FBM = fator de módulo; FP = fator de pressão;
O valor calculado é corrigido para um valor atual de acordo com o índice da Chemical Engineering Plant Cost Index (CEPCI), obtendo-se o valor de CT (etapa 5),
equação (z). O livro de consulta foi publicado em setembro de 2001, quando o índice era de 397. Atualmente (2015), o índice é de 573,41. Dessa forma, a fim de corrigir o valor encontrado pelo método para um valor atual é preciso multiplicar o preço final pela razão entre os índices, de acordo com a equação x, ou seja, 573,4/397 = 1,444. A Figura 24 na página a seguir apresenta a evolução de índices econômicos ao longo do tempo (Turton et al., 2009).
(4)
1
Figura 24 – Evolução de índices econômicos (Turton et al., 2009)
O custo total Grass Roots (custos relativos a um projeto novo) dos módulos de uma planta é calculado por meio da equação (5), que inclui 15% do CBM para
contingências e 3% para taxas:
(5)
Assim, pode-se calcular o Custo Total de Operação (OPEX, Operational Expenditure), que é a soma dos diversos custos presentes no empreendimento. Nele estão incluídos os Custos de Produção e os Custos Gerais. Os Custos de Produção incluem os Custos Diretos e os Custos Fixos. De um modo geral, há custos com matéria-prima e reagentes, com utilidades, com manutenção, com suprimentos operacionais, com mão de obra operacional e de supervisão, com administração, com a utilização de laboratórios, com patentes e royalties. A Tabela 5 apresenta a descrição dos itens que compõem as classes de custos:
Tabela 5 – Detalhamento dos componentes para o cálculo do OPEX (custo operacional)
Componentes do custo Variável Fatores
CUSTO DIRETO DE PRODUÇÃO (CDP)
Matérias-primas CRM
Tratamento de efluentes CWT
Utilidades CUT
Mão-de-obra COL
Supervisão direta a*COL 0,1 a 0,25
Manutenção e reparos b*CAPEX 0,02 a 0,1
Suprimentos operacionais c*CAPEX 0,002 a 0,02
Taxas de laboratório d*COL 0,1 a 0,2
Patentes e Royalties e*OPEX 0 a 0,06
CUSTO FIXO DE PRODUÇÃO (CFP)
Depreciação 0,1*CAPEX 0,1
Impostos locais e seguros 0,032*CAPEX* 0,014 a 0,05
Custos indiretos da planta f.(COL+a*COL+b*CAPEX) 0,5 a 0,7
GASTOS GERAIS
Custos administrativos 0,15.(COL+a.COL+b.CAPEX)
Custos de distribuição e vendas 0,11*OPEX 0,02 a 0,2
P&D 0,05*OPEX 0,05
** Os impostos adotados por esta metodologia tomam como base valores de mercado para os EUA
De um modo geral, o OPEX pode ser calculado pela equação (6), em que os custos com matéria-prima (CRM), utilidades (CUT) e tratamento de efluentes (CWT) são calculados a partir das vazões das correntes envolvidas no processo e seus respectivos preços. A mão de obra (COL) é calculada a partir da estimativa do número de operadores, o número de operadores necessários (Nop), levando-se em consideração
que cada operador trabalhe 245 turnos por ano e que a planta opere 1095 turnos por ano (24h/dia e 343 dias/ano), por meio da equação (7):
OPEX = 0,18*CAPEX + 2,73*COL + 1,23*(CRM+CUT+CWT) (6) Nop=4,5
(
6,29+31,7 P2+0,23 Neq)
0,5 (7)Onde:
Nop = número de operadores;
P = número de operações envolvendo sólidos; Neq = número de equipamantos principais
Os custos das utilidades e suprimentos são dados pela Tabela 6 (Turton et al., 2009):
Tabela 6 – Custos das utilidades e suprimentos (Turton et al., 2009)
Custos (US$/GJ) Preço
Vapor de baixa pressão 13,28
Água de resfriamento 0,354
Eletricidade 16,80
Gás natural 11,10
Por fim, a análise da viabilidade econômica leva em conta o lucro teórico que será obtido depois de posta em funcionamento a planta teórica de produção de carbonato de glicerina. Foi aplicado o método do fluxo de caixa descontado (FCD), de acordo com os elementos detalhados na Tabela 7:
Tabela 7 – Fatores para o cálculo do Fluxo de Caixa
Componentes Descrição Fórmula
Custos OPEX + Depreciação OPEX + d
Impostos (Receita – Custos – Depreciação).taxa (R – OPEX – d)*t
Lucro líquido Receita – Custos – Impostos (R – OPEX – d)*(1-t)
Fluxo de caixa Lucro líquido + Depreciação (R – OPEX – d)*(1-t) + d
t = taxa de imposto; d = depreciação; OPEX = custo de produção; R = receita com a venda do produto final
O fluxo de caixa foi desenvolvido considerando-se um período de 20 anos de utilização da planta. As premissas utilizadas foram (Turton et al., 2009):
Investimento dividido em duas parcelas: 60% no primeiro ano e 40% no segundo ano;
Depreciação calculada por meio do método MACRS (“Modified Acelerated Cost Recovery System”) a partir do terceiro ano (início da operação da planta) Taxa de impostos total (t) de 45% para o cálculo do lucro líquido e do fluxo de caixa;
Taxa de risco de 10% para o cálculo do fluxo de caixa descontado.
O Valor Presente Líquido do fluxo de caixa (VPL) é a soma algébrica de todos os recebimentos e pagamentos atualizados com base em uma taxa de descontos que corresponda ao custo de oportunidade do capital investido. Sendo i a taxa de descapitalização, n a vida útil do investimento e FCLj o valor do fluxo de caixa no
instante j, temos:
(7) (8)
A taxa de depreciação (d) é dada pela Tabela 8 (Turton, 2009). Assim, obtém-se, por meio de análise gráfica, o tempo em anos para que o VPL fique positivo. Este tempo representa o retorno do investimento.
Tabela 8 – Evolução da taxa de depreciação ao longo do tempo (Turton et al., 2009)
Ano Depreciação (%CAPEX)
1 20 2 32 3 19,2 4 11,52 5 11,52 6 5,76